Mengapa ada begitu banyak istilah yang digunakan untuk menggambarkan sesuatu yang “tidak membiarkan oksigen melewatinya”?

Anda membeli alat pengukur tingkat penetrasi oksigen. Setelah mendapatkan laporan hasil pengukuran, Anda akan melihat berbagai istilah seperti OTR, jumlah penetrasi oksigen, koefisien penetrasi, koefisien permeasi, dan sebagainya. Istilah-istilah ini bukanlah cara pemasaran, melainkan nama-nama yang digunakan untuk menggambarkan proses fisik “gas menembus lapisan tipis” dalam kondisi yang berbeda. Jika kita tidak memahami istilah-istilah ini, maka kita tidak akan dapat membandingkan data yang diberikan oleh laboratorium dan alat-alat yang berbeda dengan benar.

1. Keluaran Oksigen / Jumlah Oksigen yang Diserap (OTR / O₂GTR)

Ini merupakan istilah yang paling sering digunakan. Istilah ini merujuk pada volume oksigen yang melewati permukaan plastik dalam satuan waktu tertentu, di bawah kondisi uji yang telah ditentukan. Satuan yang umum digunakan adalah cm³/(m²·24h), sedangkan satuan SInya adalah mol/(m²·s). Metode Coulomb (ASTM D3985, ISO 15105-2, ISO 15105-2) dan metode perbedaan tekanan juga dapat digunakan untuk mengukur hal ini. Namun, metode Coulomb lebih cocok digunakan untuk mengukur oksigen, karena sensitivitasnya yang lebih tinggi, sehingga cocok digunakan pada material dengan tingkat penghalangan yang tinggi.

II. Koefisien permeabilitas oksigen (Oxygen Permeance, PO₂)

Perlu diingat bahwa istilah “koefisien permeabilitas” dalam bahasa Tionghoa sering disalahartikan sebagai sifat intrinsik dari suatu material. Namun, dalam standar ISO 15105-2 dan ASTM D3985, istilah ini sebenarnya merujuk pada kata “Permeance” dalam bahasa Inggris. Permeance merupakan perbandingan antara tingkat permeabilitas oksigen dengan selisih tekanan oksigen di kedua sisi film tersebut. Satuan pengukurannya adalah cm³/(m²·24jam·0,1MPa). Dengan demikian, koefisien permeabilitas telah memperhitungkan pengaruh selisih tekanan oksigen, sehingga lebih cocok digunakan untuk membandingkan kondisi yang berbeda.

III. Koefisien Penyerapan Oksigen / Koefisien Permeabilitas Oksigen (Oxygen Permeability Coefficient)

Koefisien permeabilitas, yang merupakan besarnya kemampuan suatu bahan untuk menyerap cairan, dinyatakan sebagai Permeability Coefficient = Kelarutan × Ketebalan lapisan. Satuannya adalah cm³·cm/(m²·24jam·0.1MPa) atau mol·m/(m²·detik·Pa). Koefisien permeabilitas ini merupakan sifat intrinsik dari suatu bahan, namun standar menekankan bahwa koefisien ini hanya berlaku untuk bahan tunggal yang homogen saja; nilai “koefisien permeabilitas” yang diperoleh dari bahan kompleks tidak dapat diandalkan, sehingga tidak boleh digunakan secara sembarangan.

IV. Tingkat penetrasi gas (GTR) dan metode perbedaan tekanan

ASTM D1434 memperluas cakupan penggunaannya dari oksigen ke berbagai jenis gas lainnya. Standar ini mendefinisikan konsep “Laju Transmisi Gas” (Gas Transmission Rate, GTR): jumlah gas yang dapat melewati permukaan plastik dalam satuan waktu tertentu. Metode perbedaan tekanan (ISO 2556, ISO 2556) sering digunakan untuk mengukur GTR. Dengan metode ini, dapat diukur laju transmisi gas seperti oksigen, karbon dioksida, nitrogen, hidrogen, dan helium.

V. Perbedaan penamaan antara permeans (Permeance) dan koefisien permeabilitas (Permeability)

Standar penggunaan istilah yang berbeda tidak selalu konsisten: ASTM D1434 menyebut besaran “dibagi dengan perbedaan tekanan” sebagai Permeance, sedangkan besaran “dikalikan dengan ketebalan” disebut Permeability. Sementara itu, ISO 2556 menyebut besaran tersebut secara langsung sebagai gas transmission rate. ISO 2556 menyebut besaran “penyerapan” dan “koefisien penyerapan” secara terpisah. Saat membandingkan data, pastikan untuk memperhatikan satuan: cm³/(m²·24jam·0.1MPa) merupakan permeance, sedangkan cm³·cm/(m²·24jam·0.1MPa) merupakan koefisien permeability.

6. Koefisien penyebaran dan koefisien larutan (P = D × S)

Secara esensial, proses ini dapat dijelaskan melalui model disolasi-difusi: gas pertama-tama disolusi dalam membran, kemudian menyebar melalui membran tersebut. Koefisien permeabilitas P sama dengan hasil perkalian antara koefisien difusi D dan koefisien solvabilitas S (P = D × S). Oleh karena itu, bahan-bahan yang memiliki tingkat penghalangan yang tinggi bisa ditentukan berdasarkan faktor “ketidakmampuan untuk terdisolasi”, sedangkan bahan-bahan lainnya ditentukan berdasarkan faktor “ketidakmampuan untuk berdifusi”. Memahami hal ini akan membantu kita dalam memilih bahan yang tepat, serta menentukan apakah perubahan formulasi atau ketebalan bahan lebih efektif.

Definisi dalam standar tersebut

  • ASTM D3985: Tingkat penetrasi oksigen (O₂GTR) merujuk pada volume oksigen yang menembus lapisan plastik dalam satuan luas permukaan yang sama, dalam waktu tertentu, di bawah kondisi uji yang ditentukan.
  • ASTM D1434 §3.1.1: Tingkat pembuluhan gas (Gas Transmission Rate/GTR) merujuk pada jumlah gas yang dapat menembus permukaan plastik dalam satuan waktu tertentu, di bawah kondisi yang telah ditentukan.
  • ASTM D1434 §3.1.2: Permeabilitas merupakan perbandingan antara tingkat penetrasi gas dengan selisih tekanan gas di kedua sisi film tersebut.
  • ASTM D1434 §3.1.3: Koefisien permeabilitas merupakan hasil perkalian antara permeabilitas dan ketebalan lapisan tipis. Koefisien ini hanya berlaku untuk material yang homogen.
  • ISO 15105-2 / ISO 15105-2: Satuan umum untuk ukuran permeasi oksigen adalah cm³/(m²·24jam); sedangkan satuan untuk koefisien permeasi oksigen adalah cm³/(m²·24jam·0,1MPa).
Produk Terkait · Dukungan Teknis
Pendapat untuk pemilihan alat: Jika sampel yang Anda gunakan merupakan plastik berlapis tebal yang digunakan untuk kemasan makanan atau obat-obatan, sebaiknya gunakan alat pengukur kebocoran oksigen menggunakan metode Coulomb (misalnya, seri LabStone OTR-E) untuk mengukur nilai OTR. Jika Anda perlu mengukur kebocoran gas dari berbagai jenis zat atau bahan berlapis tebal secara bersamaan, maka gunakan alat pengukur kebocoran gas menggunakan metode perbedaan tekanan. Ketika dalam laporan disebutkan istilah “koefisien kebocoran”, pastikan terlebih dahulu apakah yang dimaksud adalah permeance atau permeability, sebelum membuat kesimpulan.

Sumber referensi

  • ISO 15105-2 “Plastik Filamen dan Lapis Tipis – Uji Kelarutan Oksigen – Metode Pengukuran dengan Koulombmeter” (diterapkan berdasarkan ISO 15105-2:2003)
  • ASTM D3985-17 Metode Uji Standar untuk Laju Pemindahan Oksigen Melalui Film dan Lapisan Plastik, menggunakan Sensor Koulometrik
  • ISO 2556 “Plastik – Filamen dan lembaran plastik – Metode uji permeabilitas gas Bagian 1: Metode perbedaan tekanan” (Pengganti ISO 2556)
  • ASTM D1434-23 Metode Uji Standar untuk Menentukan Karakteristik Permeabilitas Gas pada Lapisan Plastik dan Lembaran Plastik
  • ISO 15105-2:2003 Plastik — Filamen dan lembaran plastik — Penentuan tingkat transmisi gas — Bagian 2: Metode tekanan sama
  • ISO 2556:2001 Plastik — Penentuan laju transmisi gas pada film dan lembaran tipis di bawah tekanan atmosfer